一种测量高强度太赫兹时域光谱的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型实施例涉及太赫兹检测技术，尤其涉及一种测量高强度太赫兹时域光 谱的装置。
【背景技术】
[0002] 太赫兹（THz)是介于宏观电子学向微观光子学过渡的频段，频率为0.1 THz到 IOTHz之间。太赫兹所处的特殊频段决定了其特殊的性质，它不仅适合于生物医学成像和 探测成像，而且是空间运动目标的侦察、识别、致盲、对抗无线通信和反恐辑毒的有力工 具。在过去几年里，太赫兹应用已经渗透到物理、传感、通讯、生命科学等领域。
[0003] 太赫兹的应用离不开太赫兹检测技术，光电导采样和电光采样是两种常用的太赫 兹检测技术。由于电光采样所需的探测脉冲能量低，所以具有更高的并行测量能力。同时 对于太赫兹而言，电光采样具有更高的灵敏度和探测带宽。
[0004] 传统的电光采样是基于利用电光效应改变探测光偏振态，经过检偏器后检测随太 赫兹信号变换的探测光的强度来反应太赫兹信号的强度，这种方法适用于低强度的太赫兹 信号的检测，但是对于高强度的太赫兹信号来说，在测量过程中太赫兹信号会发生畸变，甚 至发生过度调制，从而无法正确反应太赫兹信号的波形。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型提供一种测量高强度太赫兹时域光谱的装置，以实现测量高强度的太 赫兹信号，并且测量到的太赫兹时域光谱线性度高，解决测量过程中高强度太赫兹信号发 生畸变，调制过度导致无法正确反应太赫兹信号波形的问题。
[0006] 本实用新型实施例提供了一种测量高强度太赫兹时域光谱的装置，包括：
[0007] 展宽器，用于将超短脉冲展宽为皮秒啁嗽脉冲，并根据展宽器特性确定所述皮秒 啁嗽脉冲的脉冲频率与时间的映射关系；
[0008] 分束器，用于将啁嗽脉冲分为探测脉冲和参考脉冲；
[0009] 第一合束器，用于将太赫兹信号和所述探测脉冲进行合束；
[0010] 电光采样晶体，用于将合束的太赫兹信号加载到所述探测脉冲中，进行相位调 制；
[0011] 光学延时器，用于调整所述参考脉冲与探测脉冲间的时时间延时；
[0012] 第二合束器，用于将所述探测脉冲和所述参考脉冲进行合束，以形成合束光；
[0013] 透镜，用于将所述合束光进行聚焦处理；
[0014] 光谱仪，用于接收聚焦处理后的所述合束光，以形成干涉条纹，并获取干涉条纹中 的信号数据，其中，所述信号数据为有太赫兹信号时的干涉条纹数据；
[0015] 处理器，用于确定参考数据和所述信号数据之间的相位差，其中，所述参考数据为 没有太赫兹信号时的干涉条纹数据；且用于根据所述相位差、所述太赫兹信号的相位与电 场强度关系、以及所述啁嗽脉冲的频率与时间的映射关系，获得所述太赫兹信号的时域光 谱。
[0016] 本实用新型实施例提供了一种测量高强度太赫兹时域光谱的装置，该装置通过 展宽器将超短脉冲展宽为啁嗽脉冲；通过分光器将啁嗽脉冲分为测探脉冲和参考脉冲；通 过电光采样晶体实现太赫兹信号对探测脉冲的相位调制；通过光学延时器实现参考脉冲与 探测脉冲间的延时处理；通过第二合束器和透镜分别将相位调制后的探测脉冲和延时处理 的参考脉冲合束、聚焦处理后，通过光谱仪形成干涉条纹，获取干涉条纹的信号数据，通过 处理器对信号数据以及预先获取的参考数据，获得太赫兹信号的时域光谱，能够实现测量 高强度的太赫兹信号，并且测量到的太赫兹时域光谱线性度高，解决测量过程中高强度太 赫兹信号发生畸变，调制过度导致无法正确反应太赫兹信号波形的问题。
【附图说明】
[0017] 图1为本实施例一提供的一种测量高强度太赫兹时域光谱的装置结构示意图；
[0018] 图2是本实施例一提供的又一种测量高强度太赫兹时域光谱的装置结构示意图；
[0019] 图3是本实施例一提供的又一种测量高强度太赫兹时域光谱的装置的光路对照 图；
[0020] 图4是本实施例所执行的一种测量高强度太赫兹时域光谱的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处 所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说 明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0022] 实施例一
[0023] 图1为本实施例一提供的一种测量高强度太赫兹时域光谱的装置结构示意图；其 中，细虚线箭头为参考脉冲，细实线箭头探测脉冲，粗实线箭头为探测脉冲与参考脉冲合束 后形成的合束光，带箭尾的双箭头为啁嗽脉冲，箭头框为飞秒超短脉冲，无箭尾双箭头为 太赫兹信号。该装置包括：展宽器190、分束器110、第一合束器120、电光米样晶体130、光 学延时器140、第二合束器150、透镜160、光谱仪170和处理器180。
[0024] 其中，展宽器190,用于将超短脉冲展宽为皮秒啁嗽脉冲，并根据展宽器特性确定 所述皮秒啁嗽脉冲的脉冲频率与时间的映射关系。
[0025] 分束器110,用于将啁嗽脉冲分为探测脉冲和参考脉冲。
[0026] 第一合束器120,用于将太赫兹信号和所述探测脉冲进行合束；其中，太赫兹信号 为高强度的太赫兹信号，第一合束器120可选为硅片。
[0027] 电光采样晶体130,用于将合束的太赫兹信号加载到所述探测脉冲中，进行相位调 制；具体的，通过电光采样晶体130将太赫兹信号以相位延迟加载到探测脉冲中，调整探测 脉冲的偏振或旋转电光采样晶体使得太赫兹信号引入的相位延迟不会使探测脉冲的偏振 发生变化，在本实施例中，电光采样晶体130可选为ZnTe〈110>电光晶体。
[0028] 光学延时器140,用于设定所述参考脉冲和探测脉冲间的延时时间处理。
[0029] 具体的，光学延时器140,将设定所述参考脉冲和探测脉冲间的延时时间，以使得 所述探测脉冲和所述参考脉冲进行合束后形成的干涉条纹满足设定条件，如形成的干涉 的条纹的间距不能过密或过稀疏，以便于进行相位差的识别，从而能精确获取干涉条纹的 数据。
[0030] 第二合束器150,用于将所述探测脉冲和所述参考脉冲进行合束，以形成合束光。
[0031] 透镜160,用于将所述合束光进行聚焦处理。
[0032] 光谱仪170,用于接收聚焦处理后的所述合束光，以形成干涉条纹，并获取干涉条 纹中的信号数据，其中，所述信号数据为有太赫兹信号时的干涉条纹数据。
[0033] 处理器180,用于确定参考数据和所述信号数据之间的相位差，其中，所述参考数 据为没有太赫兹信号时的干涉条纹数据；且处理器180用于根据所述相位差、所述太赫兹 信号的相位与电场强度关系、以及所述啁嗽脉冲的频率与时间的映射关系，获得所述太赫 兹信号的时域光谱。
[0034] 上述装置工作过程如下：展宽器190将超短脉冲展宽为皮秒啁嗽脉冲，并根据展 宽器特性确定所述皮秒啁嗽脉冲的脉冲频率与时间的映射关系；分束器110将啁嗽脉冲分 为两束，探测脉冲和参考脉冲；首先探测脉冲和太赫兹信号经过第一合束器120合束后，通 过电光采样晶体130,进行相位调制；参考脉冲经光学延时器140适当延时；然后，探测脉 冲和参考脉冲经第二合束器150合束进行合束，经过聚焦处理，输入到光谱仪170,形成干 涉条纹，获取干涉条纹的信号数据；最后处理器180根据预先存储的参考数据与信号数据 进行处理，获得太赫兹信号的时域光谱，其中，参考数据为没有太赫兹信号时的干涉条纹数 据，根据参考数据和信号数据之间的相位差、太赫兹信号的相位与电场强度关系、以及啁嗽 脉冲的频率与时间的映射关系，获得所述太赫兹信号的时域光谱。
[0035] 在上述实施例的基础上，如图2和图3所示，图中，细虚线箭头为参考脉冲，细实线 箭头探测脉冲，粗实线箭头为探测脉冲与参考脉冲合束后形成的合束光，带箭尾的双箭头 为啁嗽脉冲，箭头框为飞秒超短脉冲，无箭尾双箭头为太赫兹信号；所述装置还包括：第一 抛物面镜200和第二抛物面镜210。
[0036] 其中第一抛物面镜200,用于将合束的太赫兹信号和所述探测脉冲进行聚焦处理； 第二抛物面镜210,用于将调制后的所述探测脉冲进行准直处理。
[0037] 在上述实施例的基础上，如图2和图3所示，所述装置还包括：反射镜220,用于将 探测脉冲反射，以探测脉冲引入第一合束器120。
[0038] 在上述的实施例的基础上，如图2所示，处理器180包括：
[0039] 相位差确定模块1801，具体用于按照如下公式确定所述参考数据和所述信号数据 之间的相位差：
[0040]
[0041] 其中，ω为脉冲频率，I (ω)为光谱仪测得的加载有太赫兹信号干涉条纹的光谱， Ira